煤层气化工利用市场潜力巨大技术落后成掣肘
□  中国石油石油化工研究院  黄格省  李雪静  白跃华
    煤层气是与煤伴生、共生的洁净能源，主要成分是甲烷，发热量大于34 GJ/Nm3，是一种非常规天然气；同
时，煤层气也是一种强温室气体（温室效应是CO2的21倍），更是煤矿安全的“杀手”，因此煤层气开发利用对
于节约能源、减排温室气体、环境保护、煤矿安全生产均具有重要意义。近年来，在能源供应日益紧张的情况下，
煤层气资源已受到世界各国的普遍重视。我国煤层气资源丰富，居世界第三位。据统计，全国煤层埋深2000 m
以浅的煤层气资源量为36.8万亿m3，与常规陆上天然气资源量基本相当，其中可采资源量为10.87万亿m3。

规模化化工利用有待时日
　　煤层气是天然气资源的重要补充，其利用方式与天然气相似。一方面，煤层气可作民用燃料、工业燃料、发
电燃料、汽车燃料（CNG或LNG）；另一方面，煤层气可作为化工原料，主要有３种利用途径：一是经合成气及费
-托工艺生产合成油；二是经合成气生产甲醇系列产品，如生产甲醇传统下游产品甲醛、醋酸、N，N-二甲基甲酰
胺（DMF）、甲基叔丁基醚（MTBE）等，生产甲醇新型下游产品如烯烃、二甲醚、乙二醇等；三是煤层气制氢，将
氢气用于合成氨、炼厂加氢以及作为燃料电池的燃料等，或者煤层气与煤共气化生产合成气等。
  　全世界共有30多个国家和地区进行了煤层气的勘探开发，但仅有美国、加拿大和澳大利亚等少数国家形成
工业化规模开采。目前美国煤层气产能达到500亿m3/a以上，在全球遥遥领先。美国主要是将开采的煤层气注
入天然气管道系统（美国允许煤层气进入天然气管道的条件是甲烷浓度高于95%），除用于发电、民用燃料外，还
作为汽车燃料及生产合成氨、甲醇等产品。德国、法国、加拿大、俄罗斯、澳大利亚和日本均主要用来发电。印
度和英国则主要把煤层气用于发电或汽车燃料。
　　我国煤层气开发始于20世纪90年代， 2009年地面开采煤层气产量达到10亿m3；矿井抽排煤层气达到64.5
亿m3（但利用率不足30%）。预计2010年我国煤层气产量将达到100亿m3，2020年可达300亿m3，2030年将达
500亿m3，届时将与美国现阶段(560亿m3)的产量相当。我国煤层气主要用于矿区民用燃料和附近生产企业的工
业燃料，少量用于发电燃料、汽车CNG燃料，其化工利用比例很小，目前还没有单独以煤层气为化工原料的实际
工业化项目。
  　煤层气化工利用的前提是要有数量充足、来源稳定的原料，以达到规模生产，但目前我国开采的高浓度煤层
气产量小、气源分散，很难达到规模化、集中供应，而煤矿抽放的低浓度煤层气因缺少净化浓缩及脱氧技术，加
之各矿区输送管道基础设施缺乏，限制了煤层气的集输和供给，因此煤层气规模化化工利用尚待时日。

回收利用技术尚未成熟
　　目前我国矿井抽排的煤层气由于缺乏回收利用技术大部分排空，仅有少量得到利用，如果将这种煤层气为化
工原料或与天然气混输，必须经过脱氧、脱氮等净化浓缩处理。目前正在开发中的浓缩技术主要有低温精馏、变
压吸附、膜分离、水合物提纯技术等，但均未达到成熟应用阶段。低温精馏技术已完成工业试验，其产品气中CH4
纯度高、回收率高，但该工艺需在低温下操作，能耗大、前期投资高；变压吸附分离技术虽属成熟工艺，但对低
CH4浓度煤层气而言，要达到煤层气在浓缩之后CH4高浓度、损失少的双重目的，技术难度很大；而膜分离技术、
水合物法提纯煤层气技术目前尚处于研究探索阶段，其用于煤层气中CH4的提纯还有许多问题需要解决。另外，
由于在煤层气浓缩过程中甲烷含量很可能达到爆炸范围（5%～16%），因此浓缩之前对煤层气进行脱氧处理至关重
要，目前正在研究的脱氧技术主要有非催化脱氧法（焦炭燃烧法）和催化脱氧法，但均未达到工业应用的成熟阶
段。
  　由于近年来国内天然气供应持续紧张，今后煤层气的利用仍将以民用和工业燃料为主，在发电、汽车CNG和
LNG燃料方面也会有一定的增长，而用于化工利用并非主要方向。但从长远来看，随着今后煤层气产能的大幅增
加和燃气供应的逐渐满足，煤层气化工利用仍具有很大的发展空间。今后我国应首先提高煤层气开采量，并加大
煤层气输送管网设施建设，最大限度补充国内天然气供应的缺口；同时加大力度开发煤层气化工利用方面的新型
技术，重点研究煤层气制合成气、合成油、甲醇等下游产品如烯烃、二甲醚以及利用煤层气制氢、煤层气与煤共
气化等新技术，同时加大低浓度煤层气脱氧技术、浓缩技术及其利用技术的研究，以期实现不同浓度煤层气的高
效利用。